Sensorless Control Technique of Open-End Winding Five Phase Induction Motor
Abstract:
Open-end winding induction machines are gaining more attention in the last years due to their attractive advantages in the industrial applications, where high reliability is required. However, despite their inherit robustness, they are subjected to various electrical or mechanical faults that can ultimately reduce the motor efficiency and later leads to full failure. This paper proposes a method of modeling the five phase induction machine with open end stator winding taking into consideration the short-circuit fault between turns. The fault modeling is based on the theory of electromagnetic coupling of electrical circuits. In addition, a sliding mode observer is used to estimate the speed rotor. The idea of proposed backstepping strategy is used in this paper to allow to the studied machine to continue its operating state under short circuit fault between turns. The proposed sensorless control strategy is evaluated in terms of the healthy and faulty performances through the simulation results presented in this paper. The obtained results prove that the proposed sensorless control technique allows to the open-end winding five phase induction machine to continue its operation mode under the specified fault of partial short-circuit of the stator winding. This can be a very practical situation in the industrial applications, especially in the case where the maintenance is not easy and the operation of the industrial process should not be interrupted suddenly.
Résumé :
Ces dernières années, les machines à induction à enroulement ouvert gagnent de l'attention en raison de leurs avantages attrayants dans les applications industrielles, où une fiabilité élevée est requise. Cependant, en dépit de leur robustesse héréditaire, ils sont soumis à diverses défaillances électriques ou mécaniques qui peuvent finalement réduire l'efficacité du moteur et conduire plus tard à un échec complet. Ce document propose une méthode de modélisation de la machine d'induction à cinq phases avec enroulement de stator à bout ouvert en tenant compte de l'erreur de courte-circuit entre les virages. La modélisation des défauts est basée sur la théorie de l'accouplement électromagnétique des circuits électriques. En outre, un observateur de mode glissant est utilisé pour estimer le rotor de vitesse. L'idée de la stratégie de backstepping proposée est utilisée dans ce document pour permettre à la machine étudiée de poursuivre son état de fonctionnement sous erreur de circuit court entre les virages. La stratégie de contrôle sans capteurs proposée est évaluée en termes de performances saines et défectueuses grâce aux résultats de la simulation présentés dans ce document. Les résultats obtenus prouvent que la technique de commande sans capteur proposée permet à la machine à induction à cinq phases à enroulement ouvert de poursuivre son mode de fonctionnement sous la défaillance spécifiée du court-circuit partiel de la bobine du stateur. Ceci peut être une situation très pratique dans les applications industrielles, surtout dans le cas où l'entretien n'est pas facile et le fonctionnement du processus industriel ne doit pas être interrompu subitement.
ِCite this:
S. Khadar, A. Kouzou, M. M. Rezzaoui, and A. Hafaifa, “Sensorless Control Technique of Open-End Winding Five Phase Induction Motor under Partial Stator Winding Short-Circuit”, Period. Polytech. Elec. Eng. Comp. Sci., vol. 64, no. 1, pp. 2–19, Jan. 2020.